光纖通信實驗教學的改革與實踐

黃洪旭

摘 要： 本文從光纖通信實驗課程的實際情況出發，對光纖通信實驗教學進行分析和研究。從實施情況看，需要將實驗成績、實驗管理和實驗手段結合起來，從而取得較好的教學效果。

關鍵詞： 光纖通信 實驗教學 實驗管理 教學方法 成績考核

1.引言

《光纖通信》是高等學校電子信息工程、通信工程等專業的專業必修課程，其目的是培養具有光纖通信理論和一定操作能力的技術人才。該課程主要講述光纖的傳輸理論、光纖通信系統的組成及工作原理、光纖通信的新技術等。由于光纖通信以光為載體實現信息的傳輸，區別于傳統以電信號為載體的有線通信技術，為了讓學生更好地理解光纖通信的教學內容，并為以后從事相關技術工作奠定一定的基礎，通常在開設理論課的同時，也會開一定課時的實驗教學課程。下面我就《光纖通信》實驗教學，對教學中的一些問題進行研究和探討。

2.光纖通信實驗系統介紹

我校采用的光纖通信實驗系統為RC-GT-Ⅲ（+）型光纖通信實驗系統。其系統含1310nm和1550nm兩大模塊，相當于一個實驗箱上有兩個光端機，可以獨立做兩個波長的光纖通信實驗。整個實驗箱系統包含的模塊如下：

（1）信源/信宿模塊。

包括模擬信號源、固定速率數字信號源、電話接口、視頻接口、計算機接口、眼圖模塊。

（2）編譯碼模塊。

包括PCM編譯碼模塊、CMI編譯碼模塊、HDB3編譯碼模塊各兩個。

（3）時分復用/解復用模塊。

包括固定速率和變速率時分復用解復用模塊。

（4）光發送/接收模塊。

包括1310nm和1550nm兩個波長的光發送和接收模塊。

（5）輔助和二次開發模塊。

輔助模塊包括電源、時鐘模塊，可以基于CPLD/FPGA進行二次開發。

該實驗系統所需配套的其他設備包括20MHz通用示波器、功率計、光纖活動連接器（光纖跳線）、FC-FC型WDM波分復用器、衰減器、誤碼測試儀等。

3.實驗內容的確定

《光纖通信》實驗課實驗內容是根據本學院開課情況和實驗室條件確定的。

（1）開課情況。

學院通信工程和電子信息工程開通《光纖通信》理論和實驗課。通信工程專業該課程為必修課，實驗課時為16課時，共8次課，電子信息工程專業該課程為8課時，4次課。開展實驗課教學時，以24～30人左右為一組同時進行一次實驗。

（2）實驗室條件。

光纖通信系統實驗箱16套及一些配套的儀器。沒有計算機，也沒有多媒體。

（3）實驗內容的確定。

要讓學生熟悉光纖通信的整個流程，同時熟悉各模塊組成的原理。從實驗指導書提供的29個實驗中，我們確定通信工程專業和電子信息工程專業各自的實驗內容，如表1所示。

表1 光纖通信實驗課選取的實驗內容

固定速率時分復用解復用實驗演示通信中的信源部分及多路的合一和分離；光纖通信線路碼實驗演示通信中的編碼過程；P-I特性曲線實驗則讓學生理解激光器的工作原理和調制特性；數字模擬電光光電轉換實驗則讓學生掌握光纖通信的整個傳輸過程。對通信工程專業來說，眼圖觀測實驗觀察整個系統傳輸性能；波分復用實驗演示波分復用在光纖的應用過程；綜合性光纖通信實驗將電話語音、WDM在一起完成的綜合性光纖通信實驗。

4.實驗教學的開展

我校光纖通信課程安排在大三下學期和大四上學期。這個時候學生不是考慮考研就是考慮工作，學習態度遠不如低年級。實驗中必須考慮這個問題。經過幾年探索，筆者將實驗教學、實驗管理和成績考核綜合起來實施取得了較好的教學效果。

（1）將平時實驗納入實驗成績考核范圍，并占據60%以上的比重。

傳統實驗考核方式里，學生成績主要通過實驗報告、實驗考試或者二者兼顧進行評定。平時實驗成績的比重不大，一般用來規范學生是否到課。由于平時實驗做得好壞對總成績沒有什么影響，導致多數學生平時實驗時候態度隨意。

針對這種情況，筆者將平時實驗的成績考核比重增加到實驗總成績的60%以上。通信工程8個實驗每個實驗8分，共計64分，實驗報告每個實驗4分共32分，另外4分作為平時綜合表現優異的特殊加分，總計100分。電子信息工程4個實驗，每個實驗15分，共計60分。實驗報告每個實驗8分，共計32分，剩余8分根據學生表現進行加分。

自從平時實驗成績比重增加后，學生實驗態度明顯有了好轉。

（2）將平時成績適度量化，嚴格實驗管理。

傳統實驗過程，教師對學生實驗介入很少。學生到實驗室后隨機選擇實驗箱，隨機進行組合開展實驗，隨意搬動實驗設備。結果，實驗室秩序混亂，實驗設備容易損壞，實驗效果不佳。

針對這種情況，筆者采取了一系列措施進行規范。首先是學生定組、定位、定箱。學生第一次實驗時完成自動組合和實驗箱選擇后，其組別、位置和實驗箱就固定下來。這樣實現學生和實驗箱的綁定管理。學生需要對實驗箱及其他相關設備承擔起一定的保管責任。造成實驗箱損壞的同學視情況扣除一定的實驗成績。

其次要求學生遵守實驗室規范。實驗過程中如設備問題需要換實驗箱，需要別組同學完成之后接手，并且人動箱不動。學生實驗完成后將實驗器材收拾如初，經老師檢查后方能離開。

再次，每個實驗都需要老師檢查后通過才能完成，教師根據學生實驗情況給予實驗成績。

（3）實驗教學以圖解、問題引導和答疑、提問考察等方式促使學生做好實驗。

實驗前將實驗模塊和連線圖畫到黑板上對實驗進行講解。這樣學生對整個實驗情況有直觀印象，節省學生按照書上實驗步驟連線所用的時間。講解中除了對實驗中的注意事項進行提醒外，還設置問題引導學生做實驗時思考，從而讓學生加深對實驗內容的理解，實驗中和學生互動答疑。最后檢查學生實驗并進行成績評定時，用提問考查學生實驗認真情況。

采用上述措施后，實驗情況大大改善。首先，學生做實驗有了動力，實驗態度認真，實驗效果顯著；其次，實驗秩序井然，實驗氛圍濃厚；再次，實驗設備性能保存良好，實驗有了保障。幾年下來16臺實驗箱12臺可以做實驗，保證了實驗所需，好于其他專業課的實驗箱。

當然，代價也是有的，那就是教師付出額外精力和時間。

5.結語

經過幾年探索，將實驗成績、實驗管理和實驗教學綜合起來開展教學，能夠取得較好的教學效果。雖然取得了一定的成效，但仍然存在諸多需要改善的地方。首先，改善實驗條件，如增加電腦和多媒體設備，延長實驗室開放時間。其次，開發一些設計型和創新型實驗，增強學生動手能力和創新能力。最后，對實驗進行考試，防止部分學生渾水摸魚。

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